dasar-dasar teknologi pengolahan limbah cair
TRANSCRIPT
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
1/37
DASAR-DASAR TEKNOLOGIPENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI
Reni Desm iart i
Sumber : Prof. Dr. Tjandra Setiadi
Institut Teknologi Bandung
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
2/37
Pengolahan A ir Limbah
Ditujukan untuk mengurangi kandungan bahan
pencemar, seperti :
senyawa organik
padatan tersuspensi (TSS)
mikroba patogen
senyawa organik yang tidak dapat diuraikan
oleh mikroorganisme yang ada di alam
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
3/37
Pengolahan A ir Limbah
Dapat dibagi menjadi 5 tahap pengolahan :
Pengolahan Awal (Pretreatment)
Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment)
Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment)
Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment)
Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)
Memudahkan dalam mengkategorikan dan melaksanakan
pengolahan sesuai dengan beban dan kandungan suatu
air limbah.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
4/37
Scren and grit
removal
Equalization
and
storage
Oil seperation
Neutralization
Chemical
addition &
coagulation
FlotationActivated
sludgeSedimentation
Coagulation&
Sedimentation
SedimentationAnaerobic
lagoons
FiltrationTrickling
filter
Filtration
Carbon
adsorption
Aerated
lagoons
Stabilization
basin
Rotating
biological
contactorAnaerobic
contactors &
filter
Ion exchange
Centrifugatio
n
Thickening
gravity or
flotation
Digestionor wet
combustion
Pressure
filtration
Vacuum
filtration
Lagooning or
drying bed
Membrane Incineration
Landfill
Ocean
disposal
Deep well
injection
Incineration
Sedimentation
Filtration
NeutralizationEqualization
&storage
Pretreatment
Dilute wastewater
Chemical Pysical
Primary treatment
Dissolved organicsSuspended solids
removal
Secondary treatmentTertiary treatment Sludge treatment
Liquid
disposal
Receiving
waters
Controlled or
transportated
discharge
Ocean
Surfaceapplications or
groudwaterseepage
Deep well
injection
Evaporation
inceneration
Concetrated Organics wastewater
Beberapa Proses Pengolahan Limb ah Industr i
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
5/37
Pengolahan Awal dan Tahap Pertama
Tujuan :
meminimalkan variasi konsentrasi dan laju alir dari airlimbah dan juga menghilangkan zat pencemar tertentu
menghilangkan zat pencemar yang tak terbiodegradasi
atau beracun, agar tidak mengganggu proses-proses
selanjutnya
Contoh air limbah yang akan ditangani secara biologis
harus memenuhi kriteria tertentu, yaitu :
pH antara 6-9 total padatan tersuspensi < 125 mg/l
minyak dan lemak < 15 mg/l
sulfida < 50 mg/l
logam-logam berat < 1 mg/l
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
6/37
1. Penyaringan (Screening)
Menghilangkan partikel besar.Bar racks, static screens, vibrating screens
Pengolahan Awal dan Tahap Pertama
3. NetralisasiDicapai dengan mencampurkan asam atau basadengan air limbah. Disarankan menggunakan sistim
netralisasi dua atau tiga tingkat dengan pengendalianpH yang otomatis
4. SedimentasiMenghilangkan zat padat yang tersuspensi(sebagai flocculantatau discrete).
2. EkualisasiMengurangi variasi laju alir dan konsentrasi air limbah,agar mencegah pembebanan tiba-tiba (shock load). Kolam dengan/tanpa pengaduk
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
7/37
Tujuan :
Pengolahan Bio logis
Fungsi ini dapat dicapai dengan bantuan aktifitasmikroorganisma gabungan (mixed culture) yang
heterotrofik.
Mikroorganisma mengkonsumsi bahan-bahanorganik untuk membentuk biomassa sel baru serta
zat-zat organik, dan memanfaatkan energi yang
dihasilkan dari reaksi oksidasi untuk
metabolismenya
Menghilangkan atau mengurangi kandungansenyawa organik atau anorganik dalam suatu
air buangan.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
8/37
Mikroorganisma sangat tergantung pada zat
organik yang terdapat dalam air buangan.
Apabila zat organik yang tersedia kurangmencukupi, maka mikroorganisma akan menopanghidupnya dengan mengkonsumsi protoplasma(respirasi endogen / endogenous respiration).
Jika kekurangan zat organik ini berlangsung terus,mikroorganisma akan mati kelaparan atau
mengkonsumsi seluruh protoplasma hingga yangtersisa adalah residu organik yang relatif stabil.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
9/37
Oksidasi biologis sempurna dari buangan organik
limbah organik CO2
+ H2
O
mikroorganisma
baru
energi
sintesis respirasi
endogenous
nonbiodegradable
residu
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
10/37
Proses biologis dapat dikelompokkan
berdasarkan :
Pengolahan B io logis
1. Pemanfaatan Oksigen
2. Sistem Pertumbuhan
3. Proses Operasi
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
11/37
Ditinjau dari pemanfaatan oksigennya, proses
biologis untuk mengolah air buangan dapatdikelompokkan ke dalam empat kelompok utama,
yaitu :
proses aerobik proses anaerobik
proses anoksid dan
kombinasi antara proses aerobik dengansalah satu proses di atas.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
12/37
Berdasarkan sistem pertumbuhannya, proses
pengolahan biologis terbagi atas :
sistem pertumbuhan tersuspensi
sistem pertumbuhan yang menempel pada
media inert yang diam
atau kombinasi keduanya.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
13/37
Proses biologis dapat pula dikelompokkan atasdasar proses operasinya. Ada tiga macam proses
yang termasuk dalam cara pengelompokan ini,yaitu :
proses kontinu dengan atau tanpa daur ulang
proses batch
proses semi batch
Proses kontinu biasa digunakan untuk pengolahanaerobik air limbah kota dan industri, sedangkanproses batch atau semi batch lebih banyakdigunakan untuk sistem anaerobik.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
14/37
Lumpur Ak t if
mikroorganisme hidup berkoloni menyerupai
lumpur dapat menyerap dan mereduksi substrat
aerationtank
influent settler efluent
waste sludge
Activated Sludge
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
15/37
Lumpur Aktif
Ciri-ciri sistem lumpur aktif :
1. Menggunakan lumpur mikroorganisma yang dapatmengkonversi zat organik terlarut dalam air buangan
menjadi biomassa baru dan zat anorganik
2. Memungkinkan terjadinya pengendapan sehingga
keluaran hanya sedikit mengandung padatan mikroba
3. Mendaur ulang sebagian lumpur mikroorganisma dari
tangki pengendap ke reaktor aerasi, kecuali pada reaktor
aliran yang teraduk baik (continuous stirred tank), kadang-
kadang mikroorganisma tidak perlu didaur ulang
4. Kinerja pengolahan dengan lumpur aktif bergantung pada
waktu tinggal sel rata-rata di dalam reaktor (mean cell
residence time).
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
16/37
Berbentuk kolam dengan kedalaman 2,5 ~ 5 meter
dan luas hingga beberapa hektar
Penambahan oksigen dilakukan dengan pengadukan
atau difusi udara
Kebutuhan energi antara 14 ~ 20 hp/sejuta gallon
Laguna Teraerasi (Aerated Lagoons)
Laguna Fakultat i f (Facu ltative Lagoons)
Hanya bagian permukaan yang diaduk
Sebagian padatan mengendap dan terdekomposisi
oleh mikroorganisme anaerobik di dasar kolam,produknya dioksidasi oleh mikroorganisme yang
tumbuh di atasnya
Kebutuhan energi antara 4 ~ 10 hp/sejuta gallon
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
17/37
Laguna aerobik mendegadrasi organik terlarut, tetapi menambah
konsentrasi biomassa/mikroorganisma. Waktu tinggal hidraulik dalam
laguna aerobik sekitar 1-3 hari.
Laguna fakultatif mengurangi BOD yang tersisa dan sebagian besar
dari padatan tersuspensi dengan waktu tinggal sekitar 3-6 hari.
Bila padatan tersuspensi dari aliran keluar harus lebih kecil dari 50
mg/l, maka diperlukan sebuah laguna pengendapan.
AEROBIK FAKULTATIF PENGENDAPAN
air limbah
pencampuransempurna
endapan lumpur
terdekomposisisecara anaerobik
sisa lumpur
effluent
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
18/37
Sistem laguna mempunyai efisiensi pengurangan
zat organik yang tidak kalah bila dibandingkandengan proses lumpur aktif.
Sistem laguna mempunyai kelebihan yaitu tidak
diperlukan pengeluaran lumpur dari sistem.
Tetapi kelemahan yang nyata adalah
memerlukan tanah yang relatif luas.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
19/37
Saringan Percik (Trickl ing Fi l ters)
Merupakan sistem biologis unggun-terjejal (packed bed).
Terdiri dari tumpukan batu atau bahan plastik sebagaimedium penunjang (support medium) pertumbuhan lapisanmikroorganisma aerobik (biofilm) di permukaannya.
Tinggi media batu adalah 1 hingga 3 m, dengan ukuranmedia antara 6 -10 cm.
Media plastik dapat ditumpukkan hingga ketinggian 13 mdan dapat beroperasi dengan laju 4 gal/ft2.minute. Hal inidisebabkan hilang-tekan (pressure drop) dari bahan plastiklebih rendah dibandingkan dengan media batu.
Saringan percik tidak dapat mengurangi kandungan BODlebih dari 85% secara ekonomis.
Sistem ini lebih mudah dan murah untuk dioperasikandibandingkan dengan proses lumpur aktif.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
20/37
Skema sederhana proses saringan percik
oksigen
karbon dioksida
udarabiofilm
medium
produk akhir
air limbah
organik
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
21/37
Sebagian dari aliran dapat disirkulasikan balik ke dalam
sistem untuk mendapatkan aliran keluar dengan kualitas
yang baik
waste water recycle effluent
Trickling
Filter
rock or
plastic
packing
Clarifier
effluent
sludge
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
22/37
Kontaktor B io logis Putar
(Rotary B iolog ical Contactors )
Terdiri dari sejumlah piringan (discs) yang dipasang padaporos yang berputar.
Sekitar 40% dari volumenya terendam dalam tangki yang
berisi air limbah.
Piringan adalah tempat pertumbuhan mikroorganisma (bio-film), dengan ketebalan 1 ~ 4 mm.
Piringan-piringan umumnya terbuat dari high density
polyethylene dengan luas permukaan sekitar 37 ft2/ft3.
Suatu unit dapat berukuran hingga diameter 4 m danpanjang 8 m dengan luas permukaan 10.000 m2 dengan
jumlah piringan mencapai ratusan.
Kinetika pengurangan BOD akan lebih baik bila
dilaksanakan secara bertahap.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
23/37
Suatu sistem kontaktor biologis biasanya terdiri dari 2-4unit dipasang seri.
Kelebihan utama dari sistem ini dibandingkan denganproses lumpur aktif adalah energi yang diperlukan relatifrendah, sehingga ongkos operasinya lebih murah.
waste water
treated
effluent
plastic-disc media
rotating
biological
contactor
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
24/37
Pengendalian pencemaran yang dapat dilakukan
mencakup :
pengendalian pada sumber dan pengenceran
sehingga senyawa pencemar itu tidak berbahaya
lagi baik untuk lingkungan fisik dan biotik maupun
untuk kesehatan manusia.
Pengolahan L imbah Gas
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
25/37
1. Jenis senyawa pembantu yang digunakandalam proses
2. Jenis peralatan proses
3. Kondisi operasi
4. Keseluruhan proses produksi itu sendiri
Pengendalian pencemaran dapat dicapai dengan
pengubahan :
Pemilihan tingkat kerja (actions) itu selalu
dikaitkan dengan penilaian ekonomik seluruhproduksi.
Hal yang menyulitkan adalah proses produksi
yang berada di bawah lisensi.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
26/37
Alat pemisah debu atau pengumpul debu dapat
dipilah sebagai :
1. Pemisahan secara mekanis2. Pemisahan dengan cara penapisan
3. Pemisahan dengan cara basah
4. Pemisahan secara elektrostatik
Upaya pembersihan aliran gas/udara sebelum dibebaskan
ke lingkungan dapat dihubungkan dengan kebutuhan
proses produksi, perolehan produk samping, atauperlindungan lingkungan.
Seringkali merupakan bagian integral suatu proses, jika
sasaran utama adalah penghilangan gas yang beracun
atau mudah terbakar.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
27/37
Debu ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk,
komposisi kimia, densitas (true, apparent, bulkdensity), daya kohesi, sifat higroskopik dan lain-
lain.
Variabel yang aneka ragam ini mengakibatkanbahwa pemilihan alat dan sistem pengendalian
pencemaran udara oleh debu dan gas harus
berhubungan dengan sasaran masalah
pembersihan gas dan watak kinerja alat di
samping penilaian ekonomik
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
28/37
Prins ip pemisahan debu
1. Pemisah Brown
Menerapkan gerakan partikel Brown. Dapat memisahkan debu dengan rentang ukuran 0,01 ~ 0,05
mikron.
Alat yang dipatenkan dibentuk oleh susunan filamen gelasdengan jarak antar filamen yang lebih kecil dari lintasan bebasrata-rata partikel.
2. Penapisan Deretan penapis atau penapis kantung (filterbag) dapat
menghilangkan debu hingga ukuran diameter 0,1 mikron.
Penapis ini dibatasi oleh pembebanan yang rendah, karena
pembersihan membutuhkan waktu dan biaya yang tinggi. Susunan penapis dapat digunakan untuk gas buang yang
mengandung minyak atau debu higroskopik.
Temperatur gas buang dibatasi oleh komposisi bahan penapis.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
29/37
Prins ip pemisahan debu
3. Pengendap elektrostatik Tegangan yang tinggi dikenakan pada aliran gas yang
berkecepatan rendah. Debu yang telah menempel dapat dihilangkan secara beraturan
dengan cara getaran.
Keuntungan yang diperoleh adalah debu yang kering denganukuran dalam rentang 0,2 ~ 0,5 mikron, tetapi secara teoritik
ukuran partikel yang dapat dikumpulkan tidak memiliki batasminimum.
4. Pengumpul sentrifugal Pemisahan debu dari aliran gas didasarkan atas gaya sentrifugal
yang dibangkitkan oleh bentuk saluran masuk alat.
Gaya ini melemparkan partikel ke dinding dan gas berputar(vortex) sehmgga debu akan menempel di dinding sertaterkumpul di dasar alat
Alat yang menggunakan prinsip ini dapat digunakan untukpemisahan partikel besar dengan rentang ukuran diameter
hingga 10 mikron atau lebih.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
30/37
Prins ip pemisahan debu
5. Pemisah inersia Bekerja atas gaya inersia yang dimiliki oleh partikel.
Menggunakan susunan penyekat, sehingga partikel akanbertumbukan dengan penyekat ini dan akan dipisahkan darialiran fasa gas.
Kendala daya-guna ditentukan oleh jarak antar penyekat.
Alat bekerja dengan baik untuk partikel berdiameter lebih besar
daripada 20 mikron. Rancangan yang baru dapat memisahkanpartikel yang berukuran hingga 5 mikron.
6. Pengendapan akibat gaya gravitasi Didasarkan perbedaan gaya gravitasi dan kecepatan yang
dialami oleh partikel. Bekerja dengan baik untuk partikel dengan ukuran diameter
yang lebih besar daripada 40 mikron.
Tidak digunakan sebagai pemisah debu tingkat akhir.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
31/37
Metoda pem isahan gas dan debu secara simul tan
1. Menara percik
Aliran gas yang berkecepatan rendah bersentuhan denganaliran air yang bertekanan tinggi dalam bentuk butir.
Relatif sederhana dengan kemampuan penghilangan padatingkat sedang (moderate).
Dapat mengurangi kandungan debu dengan rentang ukurandiameter 10 ~ 20 mikron dan gas yang larut dalam air.
2. Siklon basah Menangani gas yang berputar lewat percikan air.
Butiran air yang mengandung gas yang terlarut akandipisahkan dengan aliran gas utama atas dasar gaya
sentrifugal. Slurrydikumpulkan di bagian bawah siklon.
Lebih efektif daripada menara percik.
Rentang ukuran diameter debu yang dapat dipisahkan adalah3 ~ 5 mikron.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
32/37
Metoda pem isahan gas dan debu secara simul tan
3. Pemisah venturi Rancangan didasarkan atas kecepatan gas yang tinggi dan
berkisar antar 30 - 150 meter per detik pada bagian yangdisempitkan.
Gas bersentuhan dengan butiran air yang dimasukkan didaerah itu.
Memisahkan partikel hingga ukuran 0,1 mikron dan gas yang
larut dalam air
4. Tumbuhan pada piringan yang berlubang Disusun oleh piringan yang berlubang dan gas yang lewat
orifis berkecepatan antara 10 hingga 30 meter per detik.
Gas ini membentur lapisan air hingga membentuk percikan air.
Percikan ini akan bertumbukan dengan penyekat dan air akanmenyerap gas serta mengikat debu.
Gas yang memiliki kelarutan sedang dapat diserap dengan airdalam alat ini.
Ukuran partikel paling kecil yang diserap adalah 1 mikron.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
33/37
Metoda pem isahan gas dan debu secara simul tan
5. Menara denganpacking Penyerapan gas dilakukan dengan cara persentuhan cairan
dan gas di daerah antarapacking.
Aliran gas dan cairan dapat searah arus atau berlawan arah-arus atau aliran melintang.
Rancangan baru alat ini dapat menyerap debu.
Ukuran debu yang dapat diserap adalah lebih besar daripada10 mikron.
6. Pencuci dengan pengintian
Pertumbuhan inti dengan kondensasi dan partikel yang dapatditangani berukuran hingga 0,01 mikron serta dikumpulkanpada permukaan filamen.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
34/37
Metoda pem isahan gas dan debu secara simul tan
7. Pembentur turbulen Penyerapan partikel dilakukan dengan cara mengalirkan aliran
gas lewat cairan yang berisi bola-bola berdiameter 1 ~ 5 cm.
Partikel dapat dipisahkan dari aliran gas, karena debubertumbukan dengan bola-bola itu.
Efisiensi penyerapan gas bergantung pada jumlah tahap yangdigunakan.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
35/37
Pengolahan L imbah Padat dan B3
Penanganan atau pengolahan limbah padat
atau lumpur B-3 pada dasarnya dapat on-site
treatmentmaupun off-site treatment.
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
36/37
Pert imbangan on-si te treatment :
Jenis dan karakteristik limbah padat yang akan diolah
teknologi pengolahan yang tepat
antisipasi jenis limbah di masa yang akan datang
Jumlah limbah yang dihasilkan
justifikasi biaya yang akan dikeluarkan jumlah limbah di masa yang akan datang
Pengolahan on-site membutuhkan tenaga tetap (in-
housestaff) yang menangani proses pengolahan
pertimbangan sumber daya manusia
Peraturan yang berlaku dan antisipasi peraturan
pemerintah di masa yang akan datang
teknologi terpilih tetap dapat memenuhi baku mutu
-
7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair
37/37
Teknologi pengolahan setempat (on-site) dapat
dilaksanakan dengan menggunakan satu atau
beberapa teknologi berikut :
Teknologi pengolahan limbah padat B-3 oleh
pihak ketiga dilaksanakan dengan menggunakan
sekaligus beberapa teknologi-teknologi tersebut.
perlakuan lumpur dan chemical conditioning
incineration
solidification (stabilisasi) penanganan limbah padat atau lumpur B-3,
disposal(land filldan injection well).